【摘 要】
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水电作为一种清洁可再生能源,现已成为能源结构战略调整中的重要选择。水电站水库是水力发电的重要载体,如何通过科学调度、合理规划提高水资源利用效率,是亟待解决的重要科学问题。本文以水库中长期发电优化调度模型的计算结果为基础,系统地研究了单阶段相邻状态的最优决策关系和调度期全过程的最优解特性,并提出了基于相邻状态最优决策特性的动态规划改进算法（ODC-DP）、基于最优解特性的简化算法（OSCA）、以及适
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水电作为一种清洁可再生能源,现已成为能源结构战略调整中的重要选择。水电站水库是水力发电的重要载体,如何通过科学调度、合理规划提高水资源利用效率,是亟待解决的重要科学问题。本文以水库中长期发电优化调度模型的计算结果为基础,系统地研究了单阶段相邻状态的最优决策关系和调度期全过程的最优解特性,并提出了基于相邻状态最优决策特性的动态规划改进算法（ODC-DP）、基于最优解特性的简化算法（OSCA）、以及适用于求解梯级水库中长期发电优化调度模型的改进算法,从而为水库中长期发电优化调度模型的求解方法提供了一种新的思路。论文的主要研究内容及成果如下:（1）水库中长期发电优化调度模型相邻状态的最优决策特性研究。基于不同典型水库最优决策的选取特征,分析水库中长期发电优化调度单阶段相邻状态最优决策的特性,研究不同因素对相邻状态最优决策间的差异的影响,通过推导单阶段相邻状态转移至同一末状态的出力差公式,论证相邻状态最优决策间的关联性,进而提出了基于相邻状态最优决策特性的动态规划改进算法（ODC-DP）,并以天一水库为例,通过与DP优化结果对比,表明ODC-DP能够在不降低计算精度的前提下,显著提高计算效率,为中长期发电优化调度模型求解提供了一种高效的求解方式。（2）水库中长期发电优化调度模型的最优解特性研究。基于水库中长期发电优化调度模型的数值最优解,从目标函数出发,分析发电效益最大的本质要求,通过探讨不同约束对水库中长期发电优化调度的影响机制,梳理出水库中长期最优出力、水位运行特性和调度期初末状态影响范围特征,总结归纳了水库中长期发电优化调度最优解基本规律,继而提出了基于最优解特性的简化算法（OSCA）。分别采用OSCA与DDDP求解实例水库优化调度模型,表明OSCA能够极大地缩减计算复杂度,为中长期发电优化调度模型求解开拓了一种新思路。（3）基于最优解特性的梯级水库中长期发电优化调度应用研究。以单一水库中长期发电优化调度相邻状态的最优决策特性和全过程的最优解特性为基础,结合梯级水库的特点,提出了适用于求解梯级水库中长期优化调度模型的动态规划改进算法;基于POA思想,将OSCA拓展为可用于求解梯级水库优化调度模型的OSC-POA系列算法。以芹山-周宁梯级水电站为实例进行计算,对比分析POA、OSC-POA I、OSC-POA II算法的优化结果,验证了改进算法的合理性、可靠性和高效性,拓展了梯级水库优化调度模型的求解思路。
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